发布: 2011-9-3 | 作者: —— | 来源:liumaying| 查看: 423次 | 用户关注：
摘要：本文介绍了高压大功率交流异步电动机软起系统的工作原理，及对系统完善的保护功能。一、高压软起动原理、应用概述高压大功率交流异步电动机软起动装置是新一代高科技产品。主要适用于高压交流电动机的起动、运行和停止的控制和保护。太钢目前投入运行的软起动装置均采用计算机控制技术和电力电子技术相结合，以高压大功率晶闸管做主回路的开关元件，通过改变晶闸管的导通角来控制电动机电压的平稳升降和无触点通断，实现电动
摘要：本文介绍了高压大功率交流异步电动机软起系统的工作原理，及对系统完善的保护功能。
一、高压软起动原理、应用概述
高压大功率交流异步电动机软起动装置是新一代高科技产品。主要适用于高压交流电动机的起动、运行和停止的控制和保护。
太钢目前投入运行的软起动装置均采用计算机控制技术和电力电子技术相结合，以高压大功率晶闸管做主回路的开关元件，通过改变晶闸管的导通角来控制电动机电压的平稳升降和无触点通断，实现电动机的平稳起停。可实现以起动电机所需的最小电流来起动电机，减少电流对电网的冲击，降低设备的振动和噪声，降低起动机械应力，延长电动机及相关设备的使用寿命。
软起动装置分主回路、控制回路，柜内主要电器及元件有真空接触器（真空断路器）、可控硅、双CPU控制系统、高压电压互感器、高压电流互感器等，可以根据不同的应用情况设置初始转矩、起动时间、停机时间、限流和各种保护值等。平滑的起动特性和免维护等使其具有传统软起动方法无法比拟的优越性。
图1 系统工作原理图
二、高压软起动原理、应用实例分析
例如一台高压水泵系统基本技术数据如下：
1.1 电机型号：YK3000-2/1430
电压：10KV
功率：3000KW
额定电流：199A
安装地点：室内
1.2 负载类型：除磷泵电机
1.3 起动完成后，软起动装置退出，由旁路接触器接通电机运行。
1.4 工作环境：
环境温度： -20℃～45℃，最大日温差25℃
相对湿度：95%（25℃） 50%（40℃）无凝露
海拔高度：≤1000米
地面水平加速度：0.3g 垂直加速度;0.15g
2软起动系统主要组成部分
2.1功率回路
主要由进线接触器、高压可控硅串联阀组和旁路接触器组成，如图2所示。其中高压可控硅串联阀组是功率变换执行部件，由多只可控硅串并联组成，并辅以吸收、均压箝位电路，保证其在高压环境中的可靠性。当进线端得电后，通过控制可控硅的导通角以实现对交流三相电源进行斩波，控制输出电压的幅值。并在起动过程完成后将旁路接触器闭合，软起动器切换到旁路状态，同时关闭可控硅。SCR的控制见图3所示。
图2 高压软起动器主回路示意图
图3 SCR移相控制原理图
2.2触发系统
它是系统稳定可靠的关键部分，必须具有抗噪声干扰的能力，能够及时准确的导通可控硅。本装置触发电路采用光纤进行触发信号的传输，并在触发板供电电源上采用了先进的低位取能的方法，完全实现了电气的隔离，避免了外围信号的干扰。
2.3控制和保护电路
包括由微处理器及大规模门阵列组成的数字电路、由光纤组成的光电隔离电路、电流检测和电压检测电路、温度检测电路及各种保护动作电路等组成，是软起动器的核心部分。通过闭环控制可控硅的导通角的大小，从而完成对电机的起动和停车的理想化的控制。同时完成软起动器的状态监测、故障诊断与保护等功能。
2.4人机界面单元
主要由触摸式液晶显示器、通讯模块及上位远程软件组成。用以实现用户的参数设置、选择起动方式、显示设备的运行状态和进行远程监控等，给用户提供简单易用的人机界面。
3起动方式
3.1电压斜坡软起动
该起动方式可以有效减少起动转矩冲击，可以提供无级的，平滑的起动加速度，从而使齿轮、连轴结和皮带的摩擦减小到最低。用户可以根据需要设定起动转矩，软起动器便根据堵转矩和起动时间确定的斜率线性地控制输出电压。下图为电压斜坡起动波形。
图4 电压斜坡起动波形
3.2限流软起动
对于要求电机加速过程中的电流冲击的场合，这种起动方式是非常有用的。起动电流可设定为电机满载电流的50%到600%，时间为0到30秒。在限流起动的过程中，软起动器一旦检测到电机达到全速，输出电压将达到全压，旁路接触器将闭合。下图为限流起动波形。
图5 限流起动波形
3.3突跳起动
当使用这种起动方式时，软起动器提供一个附加的起动脉冲转矩用来克服摩擦负载所产生的静摩擦阻力。脉冲时间为用户可设定的0到2秒。下图为突跳起动波形。
图6 突跳起动波形
3.4全压起动
在全压起动方式下，软起动器相当于固态接触器。电机受到全额的冲击电流和达到堵转转矩。下图为全压起动波形。
图7 全压起动波形
3.5软停止
这种功能应用于需要从稳定运行平滑的过渡到静止的场合。用来避免因紧急停车而产生的水锤效应等。电压下降的斜坡时间为用户可设定的0～60秒。当输出电压下降到负载转矩大于软起动器的输出转矩时，负载将停止。下图为软停止波形。
图8 RAMP波形
4起停过程描述
其起动过程如下：
发出电机起动命令后，软起动控制系统通过控制可控硅的导通角以实现对交流三相电源进行斩波，控制输出电压的幅值。并在起动过程完成后将旁路接触器闭合，软起动器切换到旁路状态，同时关闭可控硅。
起动过程中，发出停止信号，软起动器控制系统先封锁触发脉冲，再发出跳闸指令。
运行中，发出停止信号后，将直接发出旁路接触器跳闸指令。
5.保护
5.1过载保护
过载等级可调，跳闸时间可自动设置。
5.2欠载保护
当电流下降到设定的欠载保护级别时系统自动跳闸，欠载级别可调，跳闸时间可自动设置可调。
5.3过压保护
过压等级可调，当系统电压超过设定电压级别时自动跳闸，过压级可调，跳闸延时可调，跳闸时间可自动设置。
5.4欠压保护
当起动时检测到欠压到达系统设定级别时，系统报警，并自动跳闸，欠压级可调，跳闸时间可自动设置。
5.5起动次数过频保护
可自行设定连续起动次数，但要小于5次，当超出设定范围时自动报警跳闸，跳闸时间可自动设置。
5.6缺相保护
当发生缺相故障时自动跳闸，跳闸时间可自动设置。
5.7电机堵转保护
当电机在起动时发生堵转情况时，系统报警并自动跳闸，跳闸时间可自动设置。
5.8电机过热保护
当电机在起动和运行时产生的热量超出系统设定值时自动报警并跳闸。耗热报警级别可调，跳闸时间可自动设置。
5.9晶闸管故障保护
当晶闸管或触发脉冲出现故障时，系统报警并自动跳闸，跳闸时间可自动设置。
5.12晶闸管过温保护
起动过程中当系统检测到晶闸管温度超出设定温度时，系统报警，并自动跳闸，跳闸时间可自动设置。
三、软起动装置的应用效果
太钢除鳞水泵高压电机系统顺利安装与调试，并且一次性成功，现该装置已正常投入使用，技术先进，可靠性好，具有体积小、安装方便，完全满足现场工况使用的要求。使机电设备的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。
软起动系统可推广应用于大型钢铁、石油、化工、铝业、消防、矿山、污水处理、发电等工业领域。能很好的与电动机拖动设备配套使用，如：各种泵类、风机、压缩机、制冷设备、滚轧机、粉碎机、搅拌机等机电装置。下载本文
